1.Электрическое поле. Напряженность поля.

Принято говорить, что взаимодействие между неподвижными зарядами осуществляется благодаря существованию электрического поля. Всякий заряд создает вокруг себя электрическое поле и изменяет свойства окружающего его пространства. Поле обнаруживается по действию на какой-либо другой заряд, помещенный в данную точку поля. И по величине силы можно судить об “интенсивности “ поля.

Для исследования электрического поля пользуются положительным “пробным зарядом”, он должен быть точечным, т.к. поле необходимо измерить в точке и малым по величине заряда, чтобы не искажать поле исследуемого заряда. Поместив пробный заряд в точку, положение которой задано радиусом-вектором , обнаружим, что на него действует сила:

, рис.1.2.

Если брать разные пробные заряды, то сила также различна, однако отношение для всех пробных зарядов будет одно и тоже и зависит от величины исследуемого заряда и расстояния до него. Поэтому, это отношение является характеристикой электрического поля заряда q и называется напряженностью электрического поля в данной точке;

; т.е. напряженность электрического поля численно равна силе, действующей на единичный точечный заряд, помещенный в данную точку поля. Направление вектора совпадает с направлением силы, действующей на пробный заряд . Таким образом,

В системе СИ единицей напряженности является В/м, это напряженность поля в такой точке, в которой на заряд в 1Кл действует сила 1Н.

И з определения следует, что сила, действующая на произвольный заряд в электрическом поле с напряженностью равна .

Е

Рис.1.3

сли поле создается системой зарядов, то на пробный заряд действует сила, равная векторной сумме сил от каждого из зарядов в отдельности: отсюда следует, что напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из зарядов в отдельности: . Это утверждение называется принципом суперпозиции полей. Он позволяет найти любой системы зарядов, при этом систему необходимо разбить на точечные заряды.

Электрическое поле можно описать, указав для каждой точки величину и направление вектора . Совокупность этих векторов образует поле вектора напряженности электрического поля. Его можно графически описать с помощью линий напряженности ( линий вектора или силовых линий). Касательная к силовой линии в каждой точке совпадает с вектором , а густота линий, пронизывающих единицу поверхности, перпендикулярной силовым линиям, равна модулю . Тогда по картине линий можно судить о направлении и величине вектора в каждой точке поля, рис.1.3.

Полное число линий, проходящих через поверхность, перпендикулярную силовым линиям равно, очевидно, густоте линий, умноженной на площадь поверхности, т.е. . Для точечного заряда: , т.е. число линий одно и то же, независимо от радиуса сферы. Это значит, линии вектора начинаются и заканчиваются на зарядах, либо уходят в бесконечность, они нигде не пересекаются. Это свойство является общим для всех электростатических полей.